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船舶横摇运动建模与控制仿真研究
| 论文题名： | 船舶横摇运动建模与控制仿真研究 |
| 关键词： | 船舶横摇运动;长峰波;随机海浪;减摇鳍;监督控制;仿真模型 |
| 摘要： | 船舶在海面上行驶时会受到风、浪、流等诸多因素的干扰而摇荡，给船上的人、货物和设备等带来不利的影响。因此，人们一直在寻找减小船舶摇荡的方法。而船舶的众多形式的摇荡运动中，横摇对船舶安全航行的影响因素最大。减小船舶横摇是目前船舶运动控制领域的重要课题之一。本文以船舶减摇鳍控制系统作为研究对象，对于船舶的横摇运动建模及减摇控制进行了深入的研究。 要研究船舶的横摇运动，需要研究海浪对船舶的影响，海浪是船舶横摇的主要原因，建立理想实用的海浪扰动数学模型，是进行船舶横摇运动研究的基础条件。在进行船舶横摇减摇控制研究时，必须深入研究船舶的横摇运动，建立横摇减摇的控制模型。当船舶的横摇运动角度较小时，可以应用线性横摇理论来分析船舶的横摇运动。但当船舶的横摇运动角度较大时（如大于8度），许多非线性因素就突出来了，利用线性横摇模型不能很好地反映船舶的横摇特性。根据以上原因，本文首先基于波能谱分析理论，建立长峰波随机海浪扰动模型，对不同海情的波高和波倾角进行了建模和数字仿真;分析了海浪扰动下的船舶横摇运动、建立了船舶横摇运动数学模型，并进行了仿真;在此基础上，论文以减摇鳍控制系统为研究对象，采用传统的PID方法对船舶横摇进行控制，在特定的船舶参数与海况工况下取得了较好的减摇效果。考虑到船舶横摇运动的复杂性、非线性、时变性和海况的不确定性，采用了基于RBF神经网络与PID控制器的监督控制，仿真结果表明控制系统能够克服传统PID控制器适应性差的缺点，具有较好的容错性和较强的适应非线性的能力。 |
| 作者： | 于艳博 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 李晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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